Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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COTTON GROWTH AND YIELD RESPONSE TO NITROGEN APPLIED IN RECLIMED SANDY LAND NORTH-WEST CHINA
No full text随着绿洲人口的持续增长，开垦荒地扩大农业面积，确保新增人口对土地、农产品的需求，满足社会经济发展对农业用地的需要，一直是新疆南疆地区，尤其是塔克拉玛干沙漠南缘绿洲沙化土地开垦扩张的主要驱动力。科学评估沙荒地开垦后农业种植结构和管理措施等对农田土壤状况、土壤肥力、土地生产力以及土地承载力的影响，是实现沙荒地高效利用和可持续经营的重要前提，同时也可以避免因新开垦土地管理不善效益低下导致的土地重复撂荒。在新开垦沙荒地中，沙地土壤质量的变化是影响作物栽培效益的重要因素，其中肥料的施用又是影响作物产量和土地肥力的关键因素之一。沙荒地复垦后，研究土壤质地和肥力的长期变化，有助于了解农田生态系统结构和功能的演变（趋势）以及复垦土地生产力的变化（特征）。棉花是新疆南疆地区大面积种植的经济作物，但在沙化复垦土地上，长期耕作管理对棉田土壤质地的影响，棉花的合理施肥用量、产量和土壤质量的相互关系以及施肥对棉花生态生理学机制的影响尚缺乏深入系统的研究。（本）论文依托（位于塔克拉玛干沙漠南缘的）策勒国家站（绿洲）农田（生态学试验场），（系统）研究了长期耕作和短期肥料（使用）对农田土壤质量、作物产量的影响，为科学评估耕作管理对农田土壤质量的影响提供了科学数据支撑，为新开沙荒地的高效管理与可持续利用提供了理论依据。复垦沙荒地长期试验依托策勒国家站的绿洲农田长期生态学试验场开展（2004-至今）。长期试验始于 2004 年，根据当地农民对开垦沙荒地的实际种植经验并调整后， 一共 3 种试验设置。 ①高肥料投入模式（HMF）：生长季节投入 360 kg ha-1 尿素、 120 kg ha-1 的磷酸二氨、 30 吨 ha-1 的有机肥（牛羊等的圈肥）； ②常规肥料投入模式（NMF）：生长季节投入 200 kg ha-1 尿素、 60 kg ha-1的磷酸二氨、 21 吨 ha-1 的有机肥（牛羊等的圈肥）； ③临时耕作模式（TTF）：生长季节不投入肥料，只保持应有的灌溉，是一种新垦沙荒地的短期利用模式。每个试验地块 1 ha 面积。通过复垦沙荒地的土壤性质和棉花生长的长期研究数据，重点分析管理措施、土壤质量和作物生产力之间的相互影响，主要开展以下研究： ①长期灌溉和施肥管理对沙化土地耕作层土壤质量和棉花产量的影响; ②沙化土地作物产量和生物有机碳输入对土壤质量改善和土壤结构参数的影响;③沙化土地土壤质量的改善和棉花产量的关系。短期施肥梯度试验在 2018 年和 2019 年实施，试验地块毗邻长期定位试验地块。参照长期定位试验，短期试验包括 4 种肥料处理， ①N0： 0 kg N ha-1； ②N1：240 kg N ha-1； ③N2 ： 300 kg N ha-1； ④ N3： 360 kg N ha-1。 试验小区由 1 m×1m×1 m 的试验小池组成，小池埋入土壤 1 m 深度和地面平齐。试验小区随机分布，每组处理 12 个重复。短期试验中，通过不同氮肥的梯度试验，研究施肥管理下作物对氮素的需要量和作物生理生态特性间的关系，主要开展以下研究内容： ①施肥量和棉花产量、经济效益的关系，建立肥料投入与产量、效益等参数的定量关系； ②施肥量对棉花形态和生理参数的影响以及与棉花产量间的关系；③施肥量、棉花关键生理生态指标和棉花产量的关系评估与氮肥优化使用。最后，将耕作管理， 尤其是肥料的施用对开垦荒漠化土地的土壤质量和生产力的影响与长期研究结果进行比较。参照长期定位研究，短期试验水分处理和长期研究保持一致，每种肥料试验梯度间的水分处理一致。试验测定的主要指标参数包括土壤和棉花大两部分。（1）土壤部分： ①土壤理化指标：土壤的氮、磷、钾、有机碳（SOC）、 pH 和阳离子交换能力(CEC)等化学性质。分别在 0 - 20cm、 20 - 40cm、 40 - 60cm、 60 - 80cm 和 80 - 100cm土壤层采集土壤样品，分析 SOC、总氮(TN)、总磷、总钾(TK)、有效氮(AN)、有效磷(AP)、有效钾(AK)、缓效钾(SAK)、 pH 和 CEC 等土壤理化指标。 ②土壤容重：采用割环法测定长期试验农田土壤垂直剖面 20cm 间距的容重(BD)。 ③土壤团粒结构：采用干法筛分法测定土壤的团粒结构的粒度分布，采用湿法筛分法测定大于 0.25 mm 的水稳性团粒结构(WSA)的百分率。 ④土壤粒径：耕作层土壤的粒径分布使用综合光散射法测定。（2）棉花部分： ①生物量：测定每年收获期 1 m 土层的地上生物量和根系生物量；包括：植株密度、株高（Hei）、果分枝数（NOFB）、铃数（NOB）、初果位置（FFP）等，测定面积（1.0 m×1.0 m）。②皮棉和种子：在室温下风干、称重、计算种子百分数(SP)和皮棉百分数(LP)，③经济效益估算：按照当年市场价格计算投入和产出，总产值由 SCY 与市场价格相乘得到，资本净利得(NCG)是通过从总产值中减去直接成本来计算。 ④叶片氮含量和氮素利用效率：干叶总氮含量(%)，用凯氏定氮法测定，叶片 N 含量（Na）计算总 N 与比叶面积之比。⑤叶片生理参数：包括净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(gs)和胞间 CO2 浓度(Ci)等用便携式红外气体交换仪(Li-6400)测定。论文取得的主要研究结论如下：1. 2004-2018 年的长期试验表明，荒漠化土地进行灌溉和施肥，土壤质量指数（SQI）呈―增加-下降-恢复‖趋势；荒漠化土地仅灌溉不施肥，荒漠化土地的（SQI）始终维持在较低水平。经过连续 3-4 年的持续灌溉和施肥管理，荒漠化土地可以获得稳定的作物产量和农田年净收益。长期试验研究得出的广义生态学规律有助于维持或改善土壤质量和生产力，对指导绿洲农田管理和实践活动至关重要，同时也适用于新开垦的沙质荒漠化土地生产力评估。2. 作物产量与土壤质量指数（SQI）的相关关系呈饱和特征曲线，阈值为 0.5，对应土壤有机碳含量为 5.0 g kg-1。低于此值，作物产量呈线性下降。 SQI 中 60%的年际变化可以由作物凋落的叶数量的变化来解释，其造成的 SQI 的年际变化，大约是根系残留物的 3 倍。3. 在复垦的沙漠化土地中，土壤机械成分无明显变化，土壤微生物量碳、水稳性团聚体和重碳库中有机碳在复垦的土壤中含量显著提高，大约提高了 2-9倍。4. 增加生物质产量并伴随生物残渣量的充足保持，是改善复垦荒漠土地土壤质量、稳定高产和经济收益的关键。研究结果支持―高生物质种植系统‖的生态假说。5.棉花每公顷净资本收益（NCG）的年际变化与籽棉产量（SCY）密切相关。年度 SCY 呈现出增加-减少的变化模式，部分原因可以用地上生物量（AGB）的变化来解释。 SCY 的变化趋势与新品种引进的时间节点有更好地匹配，表明品种变化对籽棉产量有明显的影响。6. N3 处理的净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、胞间 CO2 浓度(Ci)、蒸腾速率(E)、叶片 N 含量均有显著提高，与 N2 处理差异显著。结铃期最高的叶面积指数（LAI）为 360 kg N ha-1，这可能是由于较高的氮素利用率，导致光合能力、叶片数和叶面积增大，最终形成了较高的 LAI。7. 各种试验梯度中， 360kg ha-1 N 的结铃数、铃重、籽棉产量最高，与 300kgN ha-1 比较，有显著的差异。目前管理下，更高的氮肥使用对产量的提高有显著地作用
Research on the Process, Mechanism and Regulation of Suburbanization in Western China—A Case Study of Urumqi
No full text改革开放 40 年来，中国在经济、政治和社会等方面的剧烈变迁，从根本上改变着城市发展的动力基础和作用机制，巨大的体制转型及其相应的复杂影响必然在城市空间上有着明显的表征。由于中国城市目前主体上仍处于外延扩张阶段，所以这种体制转型在空间上的“烙印”又尤以“郊区化”最为明显。郊区化可以疏散中心区过密的人口，分散那些不适宜在中心区布局的工业企业，改善城市生态环境；也可能带来城市建成区过度膨胀，交通压力增大和城市环境问题。因此，要充分利用郊区化对城市发展有利的一面，避免它可能产生消极影响的一面。本文主要从三个方面开展研究：第一部分，城市郊区化的测度，为后续城市郊区化的内在机理和调控策略研究提供现实依据。第二部分，制度变革背景下城市郊区化内在机理解释，是本研究的关键，为郊区化调控提供理论依据。构建了制度变革背景下中国城市郊区化机理解释框架，并在该框架的指导下对乌鲁木齐人口郊区化和工业郊区化的影响因素进行定量测度。第三部分，乌鲁木齐郊区化的调控研究。从郊区化测度结果及驱动机制出发，识别出乌鲁木齐郊区化进程中存在的问题，并有针对性地提出了对策建议。主要结论如下：（1）从不同地域人口增减变化来看， 1990—2000 年乌鲁木齐人口处于向心集聚阶段， 2000—2010 年则处于离心扩散阶段，表明乌鲁木齐人口郊区化肇始于 21 世纪。在常见的几种单中心人口密度模型中， Clark 模型的拟合优度最好，且随着时间的推移，该模型的密度梯度由增加转为降低，再次证明了乌鲁木齐人口郊区化已开始的事实。当前乌鲁木齐人口发展处于成长阶段，尚未进入Newling模型所表征的老年阶段。 城市人口空间变动的微观剖析表明，南部老城区净迁移人口为负，北部郊区净迁移人口则为正，说明乌鲁木齐人口流动的方向是从南向北流， 这种流动模式与乌鲁木齐城市空间结构中的“一轴双心，两区七组团”的用地布局形态有关。当前乌鲁木齐人口郊区化仍属近郊化，尚未达到远郊化的程度。（2）乌鲁木齐工业郊区化也已开始，当前正处于由近郊化向远郊化过渡阶段。相较于人口郊区化，乌鲁木齐工业郊区化开始的时间更早，强度也更大，符合中国郊区化过程的独特模式，即工业郊区化先于人口郊区化。不同企业类型对工业郊区化的推动作用存在着明显差异，机械设备型企业和基础型企业是当前乌鲁木齐工业郊区化形成的主要行业动力。（3） 乌鲁木齐郊区化是个体和企业自身因素、政府因素和制度因素共同推动的结果。模型结果证实了规划政策、开发区设立、 “退二进三”土地功能置换、土地价格、交通通达性、企业类型、所有制类型、户籍、民族和住房制度对乌鲁木齐郊区化的重要影响。其中， 政府力量在乌鲁木齐郊区化进程中起着主导作用，本文把后改革时代中国城市郊区化概括为“地方政府主导的郊区化”。（4）本文从郊区化测度结果及机制分析中所发现的问题出发，有针对性地从城市增长边界划定、土地制度改革、 “嵌入式居住模式”构建、混合居住区建设、郊区大型居住区建设等提出调控建议，以发挥郊区化对城市发展有利的一面，避免它可能产生的不利方面。（5）乌鲁木齐郊区化在开始时间、强度以及作用机制方面与东部大城市存在明显差别： ○1 东部大城市在 1980 年代改革开放伊始即开始了郊区化进程，而乌鲁木齐郊区化则肇始于 21 世纪。 ○2 东部大城市开始于 1980 年代的郊区化在1990 年代得到进一步强化，某些城市已发展到远郊化程度，甚至进入逆城市化阶段； 相较而言，乌鲁木齐郊区化刚刚开始，强度还不大。 ○3 受市场经济冲击较早的东部大城市虽政府因素在郊区化进程中仍起重要作用，但市场力同样不可忽视，值得强调的是，有些城市郊区化进程中强调外资的重要性；乌鲁木齐郊区化进程主要由政府力量主导， “政府企业化”在西部大城市郊区化进程中表现的更为明显
Study on ridge planting technology in sandy saline-alkali land irrigated by salt water
No full text水资源短缺以及土壤盐渍化已成为新疆生态文明建设的重要限制因素， 而灌溉水质与灌水量是影响植物生长的重要因子。因此研究盐碱地地下咸水的利用，以及利用工程措施改善植物生长的生长状况，有助于耐盐植物的筛选及其在盐碱地综合治理与植被恢复的应用。本文在盐碱地起垄，并设置垄宽（50cm， 80cm）、灌溉周期（15d， 30d）、覆盖方式（秸秆覆盖，无覆盖）三个实验因素。 通过研究白刺、梭梭以及柽柳 3 种植物的光合能力、叶绿素含量、 MDA 含量以及呼吸作用和叶绿素荧光反应以及土壤理化性质的变化， 探究不同实验设置下植物的适应性特征，并给本区域生态建设提出合理的搭配方案。（1） 9.5g/kg 的盐渍化土壤上直接利用地下咸水（14g/L）灌溉的情况下三种荒漠植物虽然可以成活，但生长受到了严重的抑制。 而起垄极大程度地改善了植物的生长状况，白刺、柽柳以及梭梭在 50cm 和 80cm 垄宽下各项生长指标均远高于对照，白刺与梭梭各项指标更是高出对照数倍。（2）垄顶宽度为 50cm 时植物的生长整体优于 80cm； 垄顶覆盖秸秆对于植物的生长与生理没有明显促进作用； 15d/次的灌水周期下白刺与梭梭的生长状况优于 30d 灌水周期。（3）白刺净光合能力下降的主要因素为气孔限制，柽柳与梭梭对照处理会随着生长与咸水灌溉时间的增加，逐渐转变为非气孔限制，植物在高盐碱环境中会通过光淬灭的变化减少盐胁迫对光合器官的伤害。（4）垄作措施下土壤积盐随着灌水时间的增加而加剧，同时加剧了土壤蒸发，同时增加灌水周期可减缓土壤积盐。（5）本区域若想实现低成本造林，可利用地下咸水进行灌溉，并设置 50cm宽的垄与 15d 的灌水周期搭配为最佳， 更利于植物生长
Cloning of NADP-ME family gene and studying the function of its chloroplast gene
No full textNADP-苹果酸酶（NADP-ME） 是苹果酸代谢通路中的关键酶， 它不仅参与植物的光合作用， 还参与植物的环境逆境防御及相关代谢活动。 课题组前期的研究表明， C3-C4中间型植物松叶猪毛菜通过增强 C4途径来抵御干旱胁迫， 并且在所研究的光合酶中， 仅有 NADP-ME 活性在不同程度的干旱胁迫下都显著升高，暗示该基因在松叶猪毛菜响应逆境胁迫中具有重要作用。 并且， 植物光合基因NADP-ME 进化关系复杂， 为我们认识 C4光合基因的进化提供了很好的素材。本研究拟克隆松叶猪毛菜 NADP-ME 家族基因， 分析 NADP-ME 组织表达特性及响应逆境胁迫的模式， 并验证松叶猪毛菜叶绿体型 NADP-ME 在非生物胁迫下（光照、 干旱和盐） 的功能； 同时探究 NADP-ME 家族基因在被子植物中的动态演化规律。 主要结果如下：1. 基于松叶猪毛菜的根、 茎和叶混库建立的转录组数据， 本文克隆获得了 3条 NADP-MEs， 命名为 Salchl， Salcyt1 和 Salcyt2。 ①它们的 CDS（编码氨基酸的序列） 长度分别为 1941 bp， 1755 bp， 1758 bp， 编码 646， 584， 585 个氨基酸，这 3 个基因均含有 NADP-ME 的 5 个保守结构域。 ②通过亚细胞定位研究表明，Salchl 编码的蛋白定位于叶绿体， Salcyt1 和 Salcyt2 编码的蛋白均定位于细胞质。③在转录水平上， 这 3 个基因在松叶猪毛菜根、 茎和叶中都有表达， 但没有明显的组织特异性表达模式； 在强光、 干旱和盐胁迫下松叶猪毛菜幼苗根和叶中这 3个 NADP-ME 具有不同基因转录表达方式， 其中 Salchl 的转录表达被这 3 种处理显著诱导， 且在根和叶中有一致性。2. 将 Salchl 稳定转化至拟南芥中进行功能验证。 结果表明： ①正常条件下，过表达 Salchl 能提高转基因拟南芥植株的光合能力。 与 WT 相比， 转基因植株的光系统相关基因（Psb D、 Psb Q、 Psa F、 Psa H） 和捕光色素相关基因（CHL M、Por B、 LHC A2、 LHC H4、 LHC B3） 的表达量、 ETR（光合电子传递速率） 、 Y（II） （实际光能转化效率） 以及叶绿素含量都有明显的增加； ②对 WT 和过表达 Salchl 转拟南芥植株进行强光、 干旱和盐胁迫下的对比研究， 与 WT 相比， 种子萌发阶段， 过表达 Salchl 不能提高植株抗盐、 强光和干旱能力； 幼苗阶段过表达 Salchl 能不同程度的提高拟南芥植株的根长， 鲜重和侧根数目； 在成苗阶段，盐， 干旱和强光胁迫下， 过表达 Salchl 拟南芥的 H2O2含量减少， 脯氨酸含量增加， 表明过表达 Salchl 能提高植株抗逆能力。 盐和强光胁迫下， 转基因植株 ROS酶促系统的 SOD， POD 和 CAT 含量增加； 干旱胁迫下， 转基因植物 ROS 非酶促系统的 ASA/DHA， GSH/GSSG 比值增加。 并且， 在 3 种非生物胁迫下， 转基因植株的光能转化速率及电子传递能力都增加3.基于涵盖被子植物关键节点的 64 个物种的 282 条 NADP-ME 序列， 并以藻类、 苔藓、 蕨类和裸子植物的 10 个物种的 28 条 NADP-ME 序列为外类群， 从系统发育和序列特征入手， 利用生物信息学手段探究 NADP-ME 家族在被子植物中的演化历史。 结果表明： ①单/双子叶植物的 NADP-MEs 在基因复制/丢失事件、基序组成和分布上均存在差异。 ②与 NADP-ME 的 5 个保守域相比， 胞质型NADP-ME 序列在每个保守区域都发生许多变化。 但质体型 NADP-ME 只在保守区 II 的保守序列中存在较多的变化。 ③4 条藻类植物序列位于外类群基部且与其他外类群序列区分开来。 将这些被子植物的 NADP 分为 5 个类型， 包括 2 个双子叶胞质型（I 和 III） ， 其中双子叶胞质型首先分化出来； 双子叶质体型（II） ，嵌套在双子叶胞质型中； 1 个单子叶胞质型（IV） 和 1 个单子叶质体型（V） 。④根据系统发育树、 蛋白质长度和内含子数目的不同， 将 V 组分为两个支持良好的亚组（V-1 和 V-2） 。 ⑤在 V-1 中， 光合型 NADP-ME 嵌套在质体型非光合型 NADP-ME 中， 两者在内含子数目和蛋白质长度上有相似性。以上研究结果阐明了松叶猪毛菜 NADP-ME 家族基因的特性， 并确定了非生物胁迫下（强光、 干旱和盐） Salchl 的抗逆功能， 同时， 理清了 NADP-ME 家族（特别是对于质体亚型） 在被子植物中的系统发育关系
Spatial-temporal evolution and reconstruction of rural settlements in Kashgar city circle
No full text乡村聚落研究是乡村地理学研究的核心内容，探讨地域乡村聚落空间特征与影响机理，具有重要的理论与现实意义。乡村聚落是城镇建成区以外农村居民聚居的地域，是农村居民与周边自然、经济、社会文化环境相互作用的现象与过程。绿洲是在荒漠背景下，具有稳定水源供给，适和植物生长，并且可供人类居住生活和进行工、 农业生产活动的区域。 绿洲乡村聚落是指分布于绿洲的乡村聚落。改革开放以来持续推进的工业化、城镇化加剧城乡发展差距，致使“三农”问题突出。对于生态脆弱的绿洲乡村聚落而言，其乡村发展问题更复杂，发展形势更严峻。为充分认识生态脆弱绿洲区的乡村聚落时空演化规律、驱动因素及乡村聚落重构路径，以期为地区乡村聚落选址、规划布局、聚落空间优化及土地集约利用提供参考。 本文以喀什城市圈为典型研究区，综合利用遥感解译数据、土地利用数据和统计数据，借助空间分析方法解析干旱区绿洲乡村聚落空间分布与演变特征。其次，从自然环境和社会经济两大方面选取高程、坡度、气候适宜性、 河流邻近性、道路邻近性、城镇邻近性、乡村人口和经济等 8 个要素探讨绿洲乡村聚落格局演变的主要影响因素，结合地理探测器技术分析各个影响因素的影响力大小与变化。最后，基于密度-规模-形态-因素四维特征，采用组合矩阵方法进行分类，将乡村聚落分为 6 种组合类型，针对性提出各类型乡村聚落重构路径。全文共分为七个章节，其中第四、五、六章为重点，具体而言：第一章是绪论部分，阐述本论文研究背景和研究意义，提出研究思路和研究方法。第二章是文献述评。在大量阅读文献的基础上，阐述乡村聚落含义与特征，梳理乡村聚落研究的理论基础， 评述乡村聚落研究过程、内容与特点，提出乡村振兴背景下的研究重点。第三章阐述了研究区概况，并从历史性、重要性、区域性、典型性 4 方面阐述研究区选择的依据。第四章分析了喀什城市圈绿洲乡村聚落时空演变特征，运用空间分析方法从乡村聚落分布、密度、规模和形态等方面对 1970、 2000 和 2015 年三个时期进行分析。第五章探讨了喀什城市圈绿洲乡村聚落时空演变的影响因素，从自然环境和社会经济两大要素选取高程、坡度、气候适宜性、河流邻近性、道路邻近性、城镇邻近性、乡村人口和经济等 8 大因子进行探讨。通过缓冲区分析和空间叠加分析方法研究各个因子对乡村聚落演变的作用方式，在此基础上，借助地理探测器识别各个因子影响力的大小和各时期主导影响因素变化。第六章基于乡村聚落密度-规模-形态-因素四维特征，采用组合矩阵方法进行分类，共得到 6 种组合类型，按照乡村聚落景观要素重建、结构重组和功能重塑的重构思路分别提出各种类型乡村聚落重构路径。第七章是结论部分，阐述本篇论文研究结论，讨论存在的不足。 得出研究结论如下：（1）演变特征。喀什城市圈乡村聚落演变虽然不像中国东部经济发达地区或城镇化快速推进地区那么强烈，但其仍具有明显的时空分布特征。经过 45 年的社会经济发展， 喀什城市圈乡村聚落仍保持以喀什-巴楚-莎车为密度高值中心的分布格局， 乡村聚落空间保持集聚分布模式。 乡村聚落总体用地规模和平均聚落规模均增加，表明在发展过程中乡村聚落空间呈扩张趋势，大规模聚落不断增加。 人类活动对乡村聚落发展的影响在增强， 乡村聚落形态经过无序变化后趋于规则发展。受制于特殊的自然环境本底，喀什城市圈绿洲乡村聚落呈现小规模小密度分布特征，未能形成大规模高密度团簇集聚格局。只有少数区位特别优越的发达县域或道路沿线乡村聚落，存在“吞并”式扩展模式及其引发的聚落数量减少发展趋势，大部分乡村聚落呈现数量小增长和原有小规模聚落扩展的发展规律。（2）影响因素。 喀什城市圈乡村聚落时空演变受高程、 坡度、气候、河流、道路、 城镇中心和社会经济等因素综合影响，但各因素的作用方式与作用程度不同。地形因素对规模影响小，对形态影响明显； 气候适宜性影响聚落数量与规模，但对聚落形态影响小； 河流对聚落数量、规模演变影响明显，对聚落形态演变影响小； 道路对乡村聚落规模与形态发展驱动作用明显，对聚落数量作用小； 城镇中心对乡村聚落数量、规模及形态均有重要影响； 人口增长导致粮食需求、住房需求增加，促使乡村聚落空间的不断扩展与扩散；城镇发展影响乡村聚落扩展速度与方向，从而影响其规模与形态，重塑城乡聚落格局； 经济发展为乡村聚落空间扩展提供了经济基础。同一影响因素在不同年份对乡村聚落空间分布的影响力存在不同。城镇、交通因素对乡村聚落演变起主导作用，虽然喀什城市圈的社会经济发展比较滞后， 但随着城镇、乡镇中心经济职能的日益增强，对资源、劳动力、农产品等的中心极化效应增强，乡村聚落空间也呈现出城镇中心指向。人口变化和经济增长发挥越来越重要的作用，随着经济社会的不断发展，人口和经济因素对聚落演变的影响力将日益增强。此外，虽然喀什城市圈绿洲乡村聚落空间分布变化表现出对自然环境的适应性，如缓坡指向、水系指向，但自然环境因素的影响力有所下降。此外，城镇化发展对乡村聚落演变方向与速度有重要影响，从而影响其规模形态演变特征。聚落历史文化、居民生活习惯、宗教信仰等对聚落形态与空间布局有重要作用。对口援疆、扶贫就业、土地整治和新农村建设等对新聚落的发育与发展有重要影响。（3）乡村聚落类型及重构路径。各类型乡村聚落具有各自的空间特征与主导影响因素，在日后发展中应按照景观要素重建、结构重组和功能重塑的乡村聚落重构思路，实现乡村经济快速发展、乡村人居环境宜居，乡村聚落健康可持续发展。对于自然环境恶劣，经济发展水平低，社会组织体系不健全，乡村发展自身动力不足的喀什城市圈乡村聚落而言，重构的重点在于通过空间组织、产业培育和社会保障来构建聚落体系
ASSESSING of PRECIPITATION and COMBINED THREAT of DROUGHT and SOIL DEGRADATION in AGRICULTURE and THE FUTURE FORECASTING of PRECIPITATION and DROUGHT on GCM SCENARIOS (RCP4.5-8.5) in ESIL RIVER BASIN (ERB),Kazakhstan.
No full text水资源是干旱和半干旱地区经济和社会发展的关键自然要素，在保障区域社会发展和人民生活中发挥着重要作用。伊希姆河流域（Esil River Basin）发源于哈萨克高地北部尼亚兹山地，向西流经阿斯塔纳， 再向北折流经伊希姆平原，穿过俄罗斯的秋明州和鄂木斯克州， 一直延伸到额尔齐斯河的汇合处， 是哈萨克斯坦的主要农业产区。 该流域降水稀少、水资源缺乏，对气候变化非常敏感， 是哈萨克斯坦北部地区农业生产的高风险地区。本论文基于研究区 44 个气象站数据以及 CRU 数据集，根据 MK 检验、 Sen's Slope 和 Pettit 检验方法，分析了 1901-2018 年间伊希姆河流域降水和干旱的时空变化特征，并讨论了不同情景下伊希姆河流域降水和干旱状况的未来趋势。同时，结合对研究区土地退化和土壤侵蚀的分析，利用 RS 和 GIS 技术对伊希姆河流域的土壤侵蚀损失进行了计算，确定了流域土壤退化的最脆弱区域，并针对性地提出了减缓土壤退化的建议。论文取得的主要进展和成果如下：1.本文使用 MK 检验、 Sen's Slope 和 Pettit 检验方法，基于 CRU 的年尺度降水数据，分析了历史时期以及未来的降水变化。结果表明：（1） 在伊希姆河流域北部地区，降水增长呈显著增加趋势（P中部>东南部>南部。根据 Pettit 检验方法，预计 2053 年至 2074 年之间除了东南部地区以外，伊希姆河流域的降水总体会出现显著上升趋势。2. 基于多个干旱指标分析了历史时期伊希姆河流域的干湿变化。结果表明：(1)根据 MK 检验发现在伊希姆河流域北部大部分地区的 SPI 指数均有明显的上升趋势（MK 的 Z 值介于 2.079 至 2.819， P 0.05）。同时 Sen’ s Slope 的最小值也分布在伊希姆河流域的南部地区；（3）以改进帕默尔干旱指数(sc PDSI) 对伊希姆河流域干旱时空特征进行分析。结果表明在 1901-2018 年间，仅 Petropavlovsk 气象站的 scPDSI 出现了明显的上升趋势（MK Z 值=2.391， P<0.05）。在南部、东南部大部分地区和中部地区， sc PDSI 有明显的下降趋势（MK Z 值介于-2.33 至-2.48，P<0.05）。研究区域的其余部分没有明显变化。同时 Sen’ s Slope 检验结果表明， sc-PDSI 的变化在伊希姆河流域北部最高，介于 0.004 至 0.013，在南部地区最低，介于-0.010 至-0.025，在东南部介于-0.005 至-0.018，中部地区介于-0.014 至 0.009。3. 基于 CMIP5 的 MME 在 RCP4.5 情景下的未来气候变化数据，计算了 2019-2100 年间伊希姆河流域的多个干旱指标。结果表明：（1） SPI 在伊希姆河流域的大部分地区无显著变化；（2） SPEI 在空间上普遍呈下降趋势，这表明伊希姆河流域有变干趋势；（3） sc-PDSI 的变化趋势表明，在伊希姆河流域南部、中部大部分地区和东南部地区，有变干趋势。总体而言， 未来伊希姆河流域总体有变干趋势，而在北部地区干湿条件变化不明显。4. 基于 CMIP5 MCM 在 RCP8.5 情景下的未来气候变化数据，计算了 2019-2100 年间伊希姆河流域的多个干旱指标的空间变化。结果表明，（1） SPI 在伊希姆河流域的大部分地区呈上升趋势，其中 Sen’ s Slope 的斜率介于 0.008至 0.02 之间；（2） SPEI 在空间上普遍呈下降趋势（MK 的 Z 值介于-3.356 至-8.55， P<0.05），同时 Sens’ Slope 的斜率介于-0.014 至 -0.031，总体上表现出伊希姆河流域在向干旱趋势变化；（3） sc-PDSI 的变化趋势表明，除了伊希姆河的东南部地区有变干趋势外，流域总体的干湿条件没有明显变化。5. 根据土壤流失模型估算了伊希姆河流域土壤侵蚀情况，发现土壤侵蚀量为 565368.7 t y-1，变化范围为 0-32 t y-1 km-2。这一研究结论有助于对比每个地区的人均地区生产总值(GRP)。此外，提出了防治土壤退化的相关建议
Research on recognition and evaluation of urban functional space in Urumqi based on multi-source data
No full text新发展理念体现了我国当前的发展思路，从提升数量到注重质量、从做足增量到优化存量，城市建设与城市规划方法亟需转型，在新时期，大数据理念与方法甚嚣尘上，如何在传统的规划与地理学领域中利用新型数据源解决发展中面临的实际问题，是对学者提出的一项重要挑战，也是地理学“以任务带学科”的基本内涵。城市功能空间是科学把握城市发展脉搏的基本研究对象之一，精准识别城市功能空间对于城市微观规划和长远发展都大有裨益。本文以乌鲁木齐市为例，在系统梳理国内外有关城市功能空间文献的基础上，综合利用新型多源地理大数据如 POI（兴趣点）、遥感数据、 OSM（开放路网数据）、人口数据、夜间灯光数据等对城市功能空间进行了概念界定、方法识别、空间分析，并提出了城市发展中的相应对策建议，主要结论包括以下几点：(1) 利用城市功能空间分类体系以及 L-Q 模型识别乌鲁木齐市城市功能空间是可行的，总体生产精度达到 71.7%，卡帕系数为 0.68， 分类结果精度达标。(2) 识别结果包含 6 类城市一级功能空间， 14 类城市二级功能空间。(3) 辖区尺度显示乌鲁木齐市以生态和农业空间为主，从街道和社区尺度看，建成区内各个类型的功能空间占比并不均匀，除个别区域外，大部分区县仍以居住空间作为主导功能，住宅用地在乌鲁木齐七区一县建成区范围内占据较大比重，而公共服务空间是占比最小的。(4) 居住地带主要呈现“T”型双轴分布，即沿吐乌大高速-河滩路沿线分布；商业空间的分布以两类为主： 一类是以公司、制造业企业为主的商务空间， 主要分布在北部新市区南部郊区地带。另一类是以商圈为代表的城市零售娱乐场所，主要包括铁路局商圈、友好商圈、中山路商圈、二道桥商圈、米东新区商圈等，主要沿乌鲁木齐河（河滩路）一带分布， 商业空间呈现聚集状态，包含三个商业空间冷点区和一个热点区。公共服务空间呈现 “中心-外围”分布状态，中心地带聚集了优质的教育和医疗资源，而郊区和农村地带较为欠缺，工业空间主要分布在城市外环路的外缘地带，形成了北部新区的连续工业带
Effects of Precipitation Change, Climate Warming and N Deposition on Greenhouse Gases Emissions in an Alpine Grassland of Tianshan Mountains
No full text伴随着全球气候变化和人为活动的加剧，大气温室气体浓度处于不断升高的状态。占地球陆地面积 40%的草原和 41%的干旱生态系统，在全球陆地生态系统碳氮循环中扮演重要的角色。长期处于低温环境的高寒生态系统和缺乏降水的干旱生态系统， 对增加温度和降水等气候变化因子具有较高的敏感性， 可能对土壤温室气体排放等碳氮循环过程会产生深远的影响。 但以往研究较少关注天山高寒草原这一脆弱生态系统对降水、温度和氮沉降变化的响应及其机理。本研究依托中国科学院巴音布鲁克草原生态系统研究站，自 2016 年 5 月至2018 年 9 月，利用静态箱-气相色谱法，在长期围封的紫花针茅（Stipa purpurata）群落，开展了模拟氮沉降、降雨变化和远红外模拟增温等多因子控制试验， 分析了气候变化和长期氮沉降对新疆天山高寒草原的 CO2、 CH4 和 N2O 等主要温室气体通量的影响。 本研究的主要结果如下：（1） 天山高寒草原是大气 N2O 的源，在小于 90 kg N ha-1 yr-1 的中高量氮沉降范围内， 长期氮沉降加剧能够促进土壤 N2O 排放。低于 10 kg N ha-1 yr-1 氮沉降的作用不显著，超过 30 kg N ha-1 yr-1 的氮沉降，表现出显著的促进效应。 该区域氮沉降对 N2O 排放的释放因子仅为 0.19%，远低于 IPCC 缺省值 1%，使得IPCC 高估了氮沉降对 N2O 释放的影响。 2013 至 2017 年，氮沉降显著增加了土壤累积 N2O 释放量，且随时间的延长有增加的趋势。此外，氮沉降时间越长，N2O 释放变异性越弱。长期氮沉降模拟试验显示， 超过 30 kg N ha-1 yr-1 氮沉降量对 N2O 排放有显著的影响，但释放因子较低， IPCC 缺省值在非氮饱和的高寒草原生态系统，应该被重新估算。（2） 天山高寒草原年积累 N2O 排放量约 0.18 kg N ha-1，降水增加与氮沉降交互作用， 以及降水减少与氮沉降交互作用，年积累 N2O 排放量分别达到0.33 kg N ha-1 和 0.30 kg N ha-1。降水增加或减少对 N2O 排放没有显著影响。 在氮沉降加剧背景下，降水增加显著促进了 N2O 排放，降水减少的促进作用不显著。不同的降雨条件下，氮沉降显著或不显著地促进了 N2O 释放。巴音布鲁克高寒草原表现出了较强的 CH4 库，年积累 CH4 吸收量是 5.66 kg C ha-1。降雨增加和氮沉降交互作用显著抑制 CH4 吸收，年吸收量可减少至 4.81 kg C ha-1 yr1，而减水增氮则显著促进了 CH4 吸收，年累积吸收量为 7.24 kg C ha-1 yr-1。正常降雨和减少降雨背景下，氮沉降显著促进了 CH4 吸收，而在增加降雨背景下则表现为微弱的抑制吸收的作用。 两种氮沉降背景下， 降水增加均抑制了 CH4吸收，减少降水反之。 天山高寒草原是较强的 CO2 源，年生态系统呼吸释放量为 7136 kg C ha-1。氮沉降和降水增加交互作用显著抑制了 CO2 排放，而减水加氮交互作用反之。通过分析净全球变暖潜势（GWP）发现，氮沉降均促进了温室效应，增加降水显著促进了 19.24%的 GWP， 而减少降水则显著抑制了47.44%的 GWP。氮沉降和增加降水交互作用，显著促进了 62.26%的 GWP。 而和减少降水交互抑制作用不显著。（3）气候变暖和雨水增加共同作用抑制了 N2O 排放，年累积排放量为0.13 kg N ha-1。 无论增温与否，增加降水都不会显著影响 N2O 排放。而气候变暖的影响， 在增加降水的背景下表现出显著的抑制作用。正常降雨背景下，气候变暖并没有显著影响 N2O 排放。气温和降水共同增加，显著降低 CH4 年吸收量至 5.18 kg C ha-1。 不同温度背景下，增加降水均显著抑制了 CH4 吸收， 而气候变暖影响不显著。 但是不变暖背景，增加降水对 CH4 吸收的抑制效应为11.03%，高于变暖背景下 7.65%的抑制效应，说明了变暖降低了降水对 CH4 吸收的抑制效应。未来的暖湿环境显著增加了 23.18%的年累积生态系统呼吸量。雨水增加能够显著促进 CO2 排放，以在气温变暖背景下的促进效应最高，为26.92%。在两种不同降雨量背景下， 气温升高都不会显著影响 CO2 排放。通过分析净 GWP 发现， 无论未来气候变暖与否， 降雨增加对温室效应表现出正的效应。不同的降水条件下，气候变暖均不会显著影响净温室效应。而降雨增加和气候变暖共同作用显著促进了净 GWP。（4）非生长季 CO2 排放占全年的 10.38% - 22.13%。相比冻融季（FTP），非生长季期间的非冷冻季（NFS）有较长的持续天数，同时 NFS 相比冷冻季（FS）有较高的排放速率，使 NFS 占年累积排放通量的 5.35% - 16.24%，均高于非生长季其他两个时期的比例（FS： 2.89% - 6.11%； FTP： 0.75% - 2.07%）。非生长季占全年 CH4 累积吸收量的 11.06% - 55.24%，具有较大的年际间变异性，可能与冬季积雪变异以及全年累计吸收量有关。 NFS 占比高达 13.18% -37.58%，远高于 FS 和 FTP 占比。 N2O 非生长季排放占全年排放量的 0.15% -56.30%，且具有较大的年际间变异，可能与 N2O 排放量较低、 非生长季的低温和自身不稳定性有关。非生长季 N2O 排放占比以 FS 最高（-5.19% - 35.27%），其次是 NFS（-2.11% - 14.39%），变异性较大。（5）生态系统呼吸与土壤温度、土壤湿度、硝态氮和可溶性有机碳有显著的相关性，结构方程模型分析发现土壤湿度是影响生态系统呼吸的主要因素，解释率达 73%。甲烷吸收与土壤温度、土壤湿度、硝态氮具有显著的相关性，土壤湿度和硝态氮的解释度为 55%和 33%。另外， 降雨增加和氮沉降对与碳循环相关的纤维素酶活性的影响与其对生态系统呼吸的影响具有显著的正相关关系， 而气候变暖的影响不显著。氮沉降对木质素酶活性的影响与其对生态系统呼吸的影响具有显著的正相关关系， 对纤维素酶和木质素酶活性的影响与其对 CH4 吸收的影响均具有显著正相关关系。综上， 本研究初步明晰了全球变化三个重要驱动因子，通过影响天山高寒草原土壤水分、 温度、 土壤养分以及酶活性， 进而产生不同的温室效应。氮沉降和雨水减少显著降低了 GWP，而氮沉降和雨水增加相反。另外，气候变暖和雨水增加共同作用对高寒干旱草原 GWP 有显著增加，对温室效应产生更大的促进作用。 在全球变化背景下，开展长期、多水平的驱动因子对天山高寒草原温室气体排放影响的试验， 可为深入解析天山高寒草原温室气体排放的响应规律和机理提供科学依据
Study on Ecological Benefits of the Lower Tarim River under Different Recovery Patterns
No full text塔里木河下游是我国乃至世界极端干旱的区域之一，由于半个世纪以来经济的发展及水资源的过度开发与利用导致塔里木河下游出现断流，严重的缺水，生态环境极度的恶化。为挽救极端脆弱的生态环境， 2000 年开始对塔里木河下游实施生态输水，在该区域内开展了不同人为正向干扰模式来帮助生态恢复。 经济高效的生态恢复措施能缓解生态环境的恶化，促进植被恢复。因此，在干旱区开展不同恢复模式下生态效益的研究， 可为干旱区退化生态系统植被的恢复工作提供科学依据。本研究以塔里木河下游三种不同恢复模式（自然恢复、沟灌和漫灌模式）的样地为研究对象， 采用标准样方法，对三种模式下植被恢复前后群落结构和物种多样性等进行了对比分析， 并运用主成分分析法对不同恢复模式下植被恢复状况进行综合评价。 主要结果如下：（1） 群落结构：在各模式下，草本物种均明显增加，自然恢复下未出现乔灌木物种的增加，但胡杨和柽柳的重要值较高，仍占据优势地位。 自然恢复下，群落盖度、密度增加并不显著，而在沟灌和漫灌模式下显著增加。漫灌模式下，出现的草本植物及木本植物特有种比例最高，分别为 59.09%， 33.33%。 在沟灌措施下只存在木本植物的特有种沙拐枣，自然恢复下，只有草本植物特有种占比14.29%。三种模式下的群落间表现为总体中等不相似。从总体恢复情况来看，群落正向演替趋势明显。（2）群落功能： 恢复前后各多样性指数对比结果表明，在三种模式下 Patrick、Shannon -Weiner、 Margalef、 Simpson 指数均有所增加，但在沟灌与漫灌模式下增加显著。恢复后，沟灌和漫灌两种模式下的 Patrick、 Jsw、 Jsi、 Shannon-Weiner、Simpson 指数均比自然恢复高，且差异显著。恢复后，对比不同生活型植物多样性发现，在三种模式间乔木的多样性指数无显著差异，灌木的 Patrick 指数在沟灌与漫灌模式下明显高于自然恢复模式，同时草本植物的 Patrick 指数， Shannon-Weiner， Jsw指数在漫灌下显著高于另外两种模式。不同模式下植物群落间的总体关联性表明， 植物群落总体关联性均呈显著正关联。植物种间联结较为紧密，植物种对生境的需求极为相似。三种模式下群落均处于不稳定状态。物种恢复速率在模式之间表现为：漫灌模式>沟灌模式>自然恢复模式，恢复速率在三种生活型间表现为：草本植物>灌木>乔木。 自然恢复对物种恢复的效果不明显，而沟灌与漫灌模式更有助于物种多样性的恢复。（3）生态效益评价： 自然恢复、沟灌模式、漫灌模式三种模式恢复后多样性阈值分别达到了 1.0442、 2.1594、 2.8584，多样性等级分别为：一般、较好、丰富。三种模式恢复后的综合得分表现为，漫灌模式下的植被恢复样地得分最高，为 12.94，其次是沟灌模式，为 6.19，最后为自然恢复模式样地，为 2.72，并且漫灌模式综合得分显著高于自然恢复模式与沟灌模式。 三种模式恢复后的综合得分较恢复前均有所增加，且在沟灌模式与漫灌模式下增加显著